la digestion anaérobie (DA) – la magie de generizon.
La digestion anaérobie (DA) est un processus biologique au cours duquel des micro-organismes dégradent la matière organique en absence d’oxygène, produisant du biogaz et un digestat stabilisé.
Dans les systèmes de digestion anaérobie, on distingue généralement la digestion humide et la digestion sèche.
- La digestion anaérobie humide est conçue pour des substrats ayant une faible teneur en matière sèche, généralement inférieure à 15 %. Elle est couramment appliquée au traitement des boues d’épuration, des effluents de l’industrie agroalimentaire, des lisiers animaux et d’autres déchets organiques à forte humidité. Le procédé fonctionne généralement dans un réacteur parfaitement agité de type Réacteur à cuve agitée en continu (Continuous Stirred Tank Reactor – CSTR), où l’agitation continue assure une mise en contact rapide avec la biomasse bactérienne, une bonne homogénéité du substrat et une dégradation efficace de la matière organique.
- La digestion anaérobie sèche, en revanche, est destinée aux substrats présentant une teneur plus élevée en matière sèche, généralement comprise entre 20 % et 40 %. Elle est particulièrement adaptée aux déchets organiques triés à la source, aux déchets verts, aux résidus agricoles à faible humidité et à la Fraction Fermentescible des Ordures Ménagères (FFOM), même en présence d’impuretés. Cette technologie est souvent mise en œuvre à l’aide de réacteurs à flux piston ou de systèmes dits « garage » (haute teneur en matière solide), caractérisés par une agitation moins intensive, voire inexistante. Dans l’approche intégrée de generizon, les réacteurs à flux piston sont considérés comme particulièrement adaptés et optimisés pour le traitement de la FFOM .
Digestion anaérobie continue – réacteur à cuve agitée/ à flux piston et procédés discontinus (batch) :
La digestion anaérobie humide fonctionne généralement selon un mode continu. Dans ce type de système, le substrat est introduit et extrait du digesteur de manière régulière, souvent plusieurs fois par jour ou au moins quotidiennement, ce qui permet de maintenir un Temps de Rétention Hydraulique (TRH) moyen et relativement stable.
La digestion anaérobie sèche, quant à elle, peut être exploitée soit en mode continu, notamment avec des réacteurs à flux piston, soit en mode discontinu (batch) dans des systèmes dits « garage ».
Dans l’approche intégrée de generizon, le réacteur à flux piston destiné aux déchets à forte teneur en matière sèche — tels que la Fraction Fermentescible des Ordures Ménagères (FFOM), les déchets verts, la paille ou encore certains résidus agricoles solides — fonctionne en mode continu. Dans ce type de procédé, le TRH est précisément maîtrisé, et la succession des différentes phases biologiques de la digestion anaérobie permet d’optimiser la dégradation du carbone organique ainsi que la production de biogaz.
À l’inverse, dans un procédé batch, le digesteur est chargé une seule fois, puis fermé pendant toute la durée du processus de digestion. La production de biogaz se déroule alors pendant cette phase fermée, jusqu’à la vidange du réacteur.
generizon collabore avec plusieurs partenaires technologiques pour la fourniture de réacteurs de digestion anaérobie de type cuve agité en continue (CSTR), réacteur à flux piston (plug-flow) et batch.
Régimes de température en digestion anaérobie :
La température constitue l’un des paramètres les plus déterminants du processus de digestion anaérobie et doit être maintenue aussi stable que possible afin d’assurer le bon fonctionnement de l’activité microbienne.
- La digestion mésophile fonctionne à des températures modérées, généralement comprises entre 35 et 40 °C. Elle se caractérise par une bonne stabilité du procédé et une tolérance relativement élevée aux variations de charge organique, ce qui explique qu’elle soit aujourd’hui la configuration la plus répandue dans les installations industrielles de digestion anaérobie.
- La digestion thermophile, en revanche, opère à des températures plus élevées, généralement situées entre 50 et 55 °C. Ce régime permet une dégradation plus rapide de la matière organique et favorise également une meilleure hygiénisation du substrat, notamment par la réduction des agents pathogènes. Toutefois, ce mode de fonctionnement est plus sensible aux phénomènes d’inhibition, notamment liés à la toxicité de l’ammoniac ou aux variations de charge organique, et nécessite par conséquent un contrôle opérationnel plus rigoureux.
Dans certaines situations, lorsque le substrat est déjà disponible à une température relativement élevée, le recours à la digestion thermophile peut être particulièrement pertinent. Cela permet de valoriser l’énergie thermique déjà disponible, tout en accélérant les réactions biologiques et en améliorant l’efficacité globale du procédé.
Digestion anaérobie en une ou plusieurs phases :
Les systèmes de digestion anaérobie (DA) peuvent être conçus selon une configuration à une seule phase (single-stage) ou à plusieurs phases (multi-stage), selon la manière dont les différentes phases biologiques du processus sont organisées.
Dans un système à une seule phase, l’ensemble des processus microbiologiques: hydrolyse, acidogénèse, acétogénèse et méthanogenèse se déroulent dans un même réacteur. Ce principe est utilisé aussi bien dans les réacteurs continus, tels que cuve agité en continu, que dans les systèmes discontinus (batch). Dans le cas des réacteurs à flux piston, toutes les phases se déroulent également dans un seul réacteur ; toutefois, elles ont tendance à se produire dans différentes zones le long du même réacteur, ce qui crée une forme de séparation spatiale partielle entre les étapes biologiques.
La configuration à une seule phase est aujourd’hui la plus répandue, en raison de sa simplicité de conception, de ses coûts d’investissement plus faibles et de son exploitation plus facile. Elle est particulièrement adaptée à des substrats relativement homogènes, tels que les boues d’épuration ou les effluents d’élevage (lisiers et fumiers).
À l’inverse, les systèmes de digestion anaérobie à plusieurs phases répartissent les différentes phases biologiques dans plusieurs réacteurs distincts, ce qui permet d’optimiser les conditions de fonctionnement propres à chaque communauté microbienne. Cette configuration est particulièrement pertinente pour des substrats complexes ou très variables, comme les déchets organiques triés à la source, certains résidus agro-industriels issus de l’industrie alimentaire (par exemple les déchets d’abattoirs ou de laiteries), les biomasses lignocellulosiques telles que les résidus agricoles ou les déchets verts, les déchets riches en graisses, huiles et corps gras (FOG Fat, Oil, Grease), ainsi que les Déchets Ménagers et Assimilés et leur Fraction Fermentescible des Ordures Ménagères (DMA/FFOM).
Les installations à plusieurs phases peuvent comporter deux à quatre réacteurs distincts, mais les systèmes à deux étapes sont les plus courants. Dans ce cas :
- Premier réacteur : pour les phases hydrolyse et acidogénèse pH généralement compris entre 5,5 et 6,5, et TRH d’environ 2 à 5 jours.
- Second réacteur : méthanogenèse pH proche de la neutralité (environ 6,5 à 7) et TRH plus long, généralement compris entre 20 et 60 jours.
- Dans un système à deux phases, la cétogenèse, qui constitue l’étape intermédiaire entre la formation des Acides Gras Volatils (AGV) et la production de méthane, se déroule généralement à la fin du premier réacteur ou au début du second.
La séparation des phases hydrolyse–acidogénèse et méthanogenèse permet à chaque communauté microbienne de fonctionner dans des conditions optimales de pH et de temps de rétention hydraulique, ce qui améliore la stabilité du procédé, l’efficacité de la dégradation de la matière organique et la production de biogaz. En revanche, ces systèmes nécessitent des investissements plus élevés et une gestion opérationnelle plus complexe. Le choix entre une configuration à seule phase et à plusieurs phases dépend donc de plusieurs facteurs, notamment la nature du substrat, les performances recherchées, la complexité d’exploitation acceptable et la viabilité économique du projet.
Digestat :
Le digestat est un résidu organique riche en éléments nutritifs NPK (azote, phosphore, potassium), qui peut être utilisé comme fertilisant ou amendement organique pour les sols. La quantité de digestat produite par rapport au volume initial de substrat dépend du procédé et de la nature du matière première, et varie généralement entre 5 et 15 %.
Le digestat brut issu des réacteurs agités en continu (CSTR) peut être très humide, avec une teneur en matière sèche de 5 à 10 %. Il peut être appliqué directement sur les sols agricoles ou séparé en fractions solides et liquides pour des usages spécifiques. Toutefois, un post-traitement, en particulier l’hygiénisation, peut être indispensable pour certains substrats d’origine animale afin de réduire la charge en pathogènes et garantir un usage agricole sûr.
Au Maroc, l’utilisation du digestat issu des déchets organiques triés à la source a récemment été encadrée et normalisée par des réglementations nationales, devenant une norme marocaine approuvée par ONSSA et IMANOR.
En revanche, cette réglementation ne s’applique pas aux Fraction Fermentescible des Ordures Ménagères (FFOM), dont le digestat présente généralement une teneur en matière sèche plus élevée. Ce digestat ne peut pas être directement appliqué sur les sols agricoles, car le degré et la nature de contamination sont souvent inconnus, ce qui pose des risques pour la sécurité sanitaire et la qualité des sols.
digestion anaérobie en réacteur à cuve agitée en continu – CSTR.
Digestion anaérobie humide :
Le réacteur à cuve agité en continu (Continuous Stirred Tank Reactor – CSTR) est l’un des types de digesteurs anaérobies les plus utilisés pour la génération de biogaz à partir de déchets organiques. Il fonctionne en flux continu, où le substrat frais est introduit en permanence dans le réacteur tandis qu’une quantité équivalente de matière digérée, sous forme de biogaz et de digestat, est simultanément extraite. L’agitation constante à l’intérieur du réacteur permet de maintenir des conditions optimales pour l’activité microbienne, en assurant une répartition homogène de la température et du substrat, ce qui améliore l’efficacité de la digestion.
Les digesteurs CSTR sont couramment utilisés dans des contextes industriels tels que :
- Les stations d’épuration des eaux usées, STEP,
- Les installations de traitement des déchets alimentaires,
- Les exploitations agricoles.
Conçus pour la digestion anaérobie humide, les systèmes CSTR sont particulièrement adaptés au traitement des déchets triés à la source, incluant notamment :
- Les abattoirs avicoles et communaux,
- Les poissonneries et conserveries,
- Les restaurants, hôtels et services de restauration collective,
- Les marchés et supermarchés,
- Les installations de tri, conditionnement et emballage de fruits et légumes,
- Les industries agroalimentaires telles que la production de jus, les laiteries et les huileries,
- Et d’autres types de déchets organiques humides.
Beaucoup de ces flux de déchets, en particulier ceux d’origine animale, se caractérisent par une forte teneur en eau et un taux élevé d’azote. Cette caractéristique est cruciale, car des niveaux élevés de matière sèche ou d’azote total nécessitent une dilution avec suffisamment d’eau pour maintenir des valeurs acceptables dans le digesteur.
En garantissant la traçabilité des déchets depuis leur origine, il devient possible de minimiser fortement les risques de contamination tout au long de la collecte, du transport et du traitement jusqu’au digesteur anaérobie. Le digestat produit peut ainsi être valorisé en agriculture de manière entièrement circulaire et durable, tandis que l’eau issue du processus est récupérée et utilisée, remplaçant l’eau d’irrigation dans les cultures.
programme de valorisation énergétique des déchets organiques au Maroc (OWtE).
Le programme de valorisation énergétique des déchets organiques (Organic Waste to Energy – OWtE) au Maroc vise à exploiter le potentiel énergétique des déchets organiques à travers la mise en œuvre de projets de digestion anaérobie (DA) orientés vers la valorisation énergétique. L’objectif est de détourner les flux de déchets organiques triés à la source, actuellement acheminés vers les décharges par les principaux producteurs, vers des installations de digestion anaérobie pour de production d’énergie.
Les flux de déchets ciblés comprennent :
- Les déchets alimentaires, fruits et légumes provenant des marchés municipaux et de gros ;
- Les déchets issus des abattoirs publics et privés ;
- Les déchets de volailles et de poissons issus de l’industrie agroalimentaire ;
- Les déchets laitiers, incluant les produits périmés et les boues issues du traitement des eaux usées alimentaires ;
- Les déchets organiques des supermarchés (produits laitiers, fruits et légumes) ;
- Les déchets organiques proviennent des hôtels, cantines et restaurants.
Le programme a été lancé en 2019 par MSConex (filiale de generizon) en collaboration avec GGGI et d’autres partenaires, et a été développé à travers une forte implication des parties prenantes et des autorités. Il a été validé via plusieurs études de concept et de préfaisabilité.
Le programme OWtE consiste principalement à :
- Organiser la logistique et le transport des déchets triés à la source vers les installations de digestion anaérobie (plutôt que vers les décharges) ;
- Convertir les déchets en biogaz et en digestat (fertilisant organique) grâce à la dégradation bactérienne de la matière organique dans les digesteurs anaérobies.
Le programme inclut également l’identification des sources potentielles de matière organique, en privilégiant celles qui sont disponibles en grandes quantités, propres et non contaminées, l’analyse des contraintes logistiques pour les déchets et le digestat, ainsi que la sélection de sites pour l’implantation de 15 à 30 digesteurs industriels.
Chaque digesteur sera conçu pour traiter entre 40 et 60 tonnes de déchets par jour et sera modulaire, implanté dans ou à proximité des principaux centres urbains du Maroc.
generizon est propre. durable. réalisable.
generizon propose des services de conseil, de conception et d’étude de faisabilité sur mesure. Nous assurons la construction, l’exploitation et la maintenance de l’installation sous toutes ses formes pendant de nombreuses années.
soutien de l’ITMO – crédits carbone pour le programme marocain de valorisation énergétique des déchets organiques (OWtE).
Sur la base de plusieurs études de faisabilité menées par generizon, avec le soutien de la BEI, de la BERD, de la Fondation suisse KliK et du Fonds Vert pour le Climat (FVC), il est apparu dès 2018 que les projets de digestion anaérobie de type CSTR appliqués aux déchets organiques séparés à la source (Source Separated Organic Waste – SSOW) ne peuvent pas atteindre une viabilité financière à eux seuls.
Les revenus issus de la production d’énergie, de la valorisation du digestat et les frais de décharge (tipping fee) ne suffisent pas à assurer l’équilibre économique de ces projets.
Dans ce contexte, les financements climatiques et les revenus issus des crédits carbone se sont imposés comme des leviers essentiels. En particulier, les ITMO (Internationally Transferred Mitigation Outcomes) — introduits dans le cadre de l’Accord de Paris de 2016 — étaient encore à un stade précoce à cette époque, mais se sont rapidement révélés déterminants pour améliorer la bancabilité des projets.
Le principe repose sur le fait que les réductions d’émissions obtenues grâce à la déviation des déchets organiques des décharges, évitant ainsi les émissions de méthane, peuvent être transférées à l’international. Ces réductions peuvent être cédées à des pays cherchant des solutions rentables pour atteindre leurs objectifs climatiques. Pour garantir le bon fonctionnement de ce mécanisme, il est nécessaire de mettre en place des cadres robustes de comptabilisation carbone afin d’éviter le double comptage, ainsi que des systèmes de vérification indépendante des réductions d’émissions, une gouvernance transparente et des accords bilatéraux entre les pays concernés.
Dès sa conception, le programme OWtE a intégré la génération de revenus additionnels sous forme de crédits carbone (ITMO).
Sources de revenus :
- Conversion du biogaz en électricité, chaleur et autres usages énergétiques ;
- Réductions d’émissions générées (ex-post) valorisées sous forme de crédits carbone (ITMO), représentant la valeur financière des réductions de CO₂e conformément aux mécanismes de l’Accord de Paris ;
- Vente de fertilisants (digestat) ;
- Frais déversement pour chaque tonne de déchets détournée de la mise en décharge et valorisée en biogaz et en engrais.
À cet effet, un accord-cadre a été signé entre le Maroc et la Suisse lors de la COP27 à Charm el-Cheikh en 2022.
La commercialisation de ces ITMO s’effectue dans le cadre d’un partenariat avec la Fondation suisse KliK, qui agit en tant qu’acheteur direct des réductions d’émissions générées au Maroc. Ces crédits sont transférés vers la Suisse selon des accords contractuels établis et transparents, offrant ainsi un mécanisme financier sécurisé pour soutenir les projets de réduction des émissions de gaz à effet de serre au Maroc.
